4 Проектный расчет валов редуктора

Диаметр посадочного вала редуктора под зубчатое колесо определяем исходя из условия прочности вала на кручение по формуле

; (4.1)

где - допускаемое напряжение на кручение, Па (для редукторных валов МПа [3]);

 ‑ крутящий момент на валу, Н·м.

Выполним проектный расчет для тихоходного вала редуктора

 м =60 мм

Назначаем диаметр под подшипники на 5 мм меньше посадочного диаметра под зубчатое колесо  = 55 мм.

Назначаем диаметр выходного конца вала на 5 мм меньше диаметра под подшипники  = 50 мм. Длину выходного конца вала определяем по ГОСТ 12080-66  мм. По диаметру вала под подшипники и по значению осевой нагрузки предварительно принимаем подшипник шариковый радиально-упорный 36210К6 ГОСТ 831-75.

Диаметр промежуточной шейки под манжету принимаем больше диаметра выходного конца и меньше диаметра под подшипники, согласуя при этом этот диаметр со стандартом на манжету (ГОСТ 8752-79). Окончательно принимаем  = 52 мм. Диаметр промежуточной шейки вала принимаем равным диаметру вала под зубчатое колесо  = 60 мм.

Диаметр упорного буртика принимаем на 10 мм больше диаметра под зубчатое колесо  = 70 мм

Расчёт диаметров остальных валов редуктора производим аналогично и представим в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Диаметры валов редуктора

Наименование вала	Быстроход-ный	Промежу-точный	Тихоход-ный	Привод-ной
Диаметр выходного конца вала, мм	18	-	50	50
Диаметр промежуточной шейки (под манжету), мм	19	-	52	52
Диаметр под подшипники, мм	20	30	55	55
Предварительно подобранный подшипник	7204А	7206А	36211	1210
Диаметр промежуточной шейки (для валов-шестерён), мм	25	35	60	-
Диаметр под зубчатое колесо (барабан), мм	-	40	60	60
Диаметр упорного буртика, мм	-	50	70	70

Длины шеек валов определяем из эскизной компоновки редуктора, приведенной в приложении I.

5 Обоснование и расчет основных размеров корпуса редуктора

Основные размеры корпуса редуктора определяем согласно рекомендациям п. 5.1 [1].

Толщина стенки редуктора определяется в зависимости от вида редуктора. Для двухступенчатых коническо-цилиндрических редукторов толщина стенки редуктора определяется по формуле

(5.1)

где  - межосевое расстояние тихоходной передачи.

 мм

Согласно литейным требованиям назначаем  = 8 мм [1].

Расстояние от внутренней поверхности стенки редуктора:

‑ до боковой поверхности вращающейся части:

(5.2)

 мм

‑ до боковой поверхности подшипника качения:

 мм (5.3)

Назначаем  мм

Расстояние в осевом направлении между вращающимися частями:

‑ смонтированными на одном валу:

 мм (5.4)

Назначаем  мм

‑ смонтированными на разных валах:

(5.5)

мм

Назначаем  мм

Минимальный радиальный зазор между зубчатым колесом одной ступени и валом другой ступени:

(5.6)

мм

Назначаем  мм

Радиальный зазор от поверхности вершин зубьев:

‑ до внутренней поверхности стенки редуктора

(5.7)

мм

Назначаем  мм

‑ до внутренней нижней поверхности стенки корпуса:

(5.8)

мм

Назначаем  мм

Расстояние от боковых поверхностей элементов, вращающихся вместе с валом, до неподвижных наружных частей редуктора:

 мм (5.9)

Назначаем  мм

Диаметры болтов

‑ соединяющих фланцы редуктора у бобышек подшипников

 мм (5.10)

мм

‑ соединяющих фланцы редуктора по периметру

 мм (5.11)

мм

‑ соединяющих редуктор с рамой

 мм (5.12)

мм

Толщина фланцев редуктора:

‑ фундаментного

 мм (5.13)

 мм

Назначаем  мм

‑  корпуса и крышки (плоскости разъёма)

 мм (5.14)

 мм

Остальные размеры корпуса и крышки принимаем конструктивно.

6 Проверочный расчёт тихоходного вала редуктора

6.1 Определение нагрузок на тихоходном валу редуктора

Принимаем материал вала – сталь 45, улучшенная, МПа,  МПа

Составляем расчётную схему вала (рисунок 3.1, а). Линейные размеры a = 51 мм, b = 94 мм, с = 84 мм определяем из эскизной компоновки редуктора, приведенной в приложении I.

Прикладываем к валу на расчетной схеме внешние усилия.

Усилия в зубчатом зацеплении определены в п. 3.2 и составляют:

‑ радиальное  Н

‑ окружное  Н

‑ осевое  Н

На выходном конце тихоходного вала редуктора установлена жёстко-компенсирующая муфта. Неуравновешивающая составляющая муфты определяется по формуле

 Н (6.1)

 Н

Так как внешние нагрузки, действующие на вал расположены в различных плоскостях составляем расчётные схемы для вала в горизонтальной плоскости (рисунок 3.1, б) и вертикальной плоскости (рисунок 3.1, г). Для каждой расчётной схемы определяем реакции опор и строим эпюры изгибающих моментов.

Рассматриваем горизонтальную плоскость:

Составляем уравнение моментов сил относительно опоры A

; (6.2)

Отсюда определяем реакцию

, Н (6.3)

 Н

Составляем уравнение моментов сил относительно опоры B

; (6.4)

Отсюда определяем реакцию

(6.5)

Рисунок 6.1 – Расчётная схема и эпюры моментов тихоходного вала редуктора

 Н (6.6)

Строим эпюру изгибающих моментов в горизонтальной плоскости (рисунок 3.1, в):

 Н∙м;

 Н∙м

Рассматриваем вертикальную плоскость:

Определяем момент от осевого усилия

(6.7)

 Н∙м;

Составляем уравнение моментов сил относительно опоры A

(6.8)

Отсюда определяем реакцию

, Н (6.9)

, Н

Составляем уравнение моментов сил относительно опоры B

; (6.10)

Отсюда определяем реакцию

, Н (6.11)

, Н

Строим эпюру изгибающих моментов в вертикальной плоскости (рисунок 3.1, д):

 Н∙м;

 Н∙м;

Строим суммарную эпюру изгибающих моментов (рисунок 3.1, е).

 Н·м

 Н·м

Строим эпюру крутящих моментов (рисунок 3.1, ж).